蜗轮蜗杆自锁失效原因分析_张天才
蜗轮蜗杆自锁的条件
蜗轮蜗杆自锁的条件
蜗轮蜗杆自锁是一种微型轮系的运动特性的重要现象。
它可以使轮系在某一节点上锁定，即使进行恒定速度转动也不能改变这种状态。
它是压力、摩擦力和其他影响因素所引
起的，因此是一种自然而又不可避入的现象。
1、轴系的受力：蜗轮蜗杆的轴向力一般比承受的其他重力的力大，这样就导致蜗轮
整体的变形扩大，使得蜗轮把轴系的端面挤出来，形成嵌入式轴系。
2、蜗轮轴节点的受力情况：
蜗轮轴的端面是表面处于一定压力下的，如果此时没有正确的油膜来支撑，就可能受
到垂直方向的冲击，会造成灌油口受损，以及滑替螺柱被挤出，导致蜗轮轴节点锁定；
3、蜗轮轴系的转速：
当外力使蜗轮轴运转时，压力会随着转速的变化而变化，即拉力也随着转速的变化而
变化，若转速太低时，蜗轮轴系突然不会自锁，而若转速太高时，则压力也不会太大，仍
会造成轴系自锁；
4、输出端的组件受力情况：
对于一套蜗轮蜗杆传动系统，其输出端的轴与蜗轮轴的联结受力情况是非常重要的，
一旦输出端的轴的受力不均，就会影响到轴承的压力及蜗轮轴的受力，从而导致轴系自锁。
总而言之，蜗轮蜗杆自锁具有极强的安全性，只要系统的工作情况符合以上条件，那
么就可以形成蜗轮蜗杆自锁的现象。
蜗轮蜗杆减速机常见故障原因与处理方法
蜗轮蜗杆减速机常见故障原因与处理方法摘要：在我国快速发展过程中，工程发展十分迅速，推钢机电机带动蜗轮蜗杆减速机，减速机带动主动轮，主动轮带动推头，从而实现将钢坯推入加热炉的动作。
在推钢机整个传动系统中蜗轮蜗杆减速机是最重要的环节，它不但将动力传动到工作单元，也还承担重载荷。
在一次重大故障中，因推钢机减速机蜗轮蜗杆传动失效，轮齿磨损(齿厚只剩原齿的15%左右)。
关键词：蜗轮蜗杆;故障分析;解决方法引言蜗轮蜗杆减速机是减速机的一种，其结构紧凑，较其他减速机传动比大，并且动力只能单方向从蜗杆传递给蜗轮。
由于机械材质和工作环境等因素的影响，虫禺轮是蜗轮蜗杆减速机中最容易受到损坏而失效的零件。
蜗轮故障会直接导致蜗轮蜗杆减速机不能安全有效地运行，影响工业生产，严重者甚至会导致安全事故，引发重大人身安全灾难。
随着蜗轮蜗杆减速机的广泛应用，其发生故障或者失效给整个生产行业和社会造成的损失越来越大[f2l。
我国某科学测量船在一次出海测量任务执行中，由于减速机的突发故障一一齿轮局部折断，导致整个船队不得不减速行进，严重拖延了整个船队科学测量任务的执行[3}020世纪80年代，苏联核电站的某个发电机组发生齿轮故障，导致核泄漏，该事故不仅严重污染了周围环境，而且直接导致2000多人丧命，给周围居民的人身及心理安全造成很大的恶劣影响。
1设备特点减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。
在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。
蜗轮蜗杆减速机具有传动比大、运行平稳等优点，广泛应用于化工行业、机械加工行业及自动化生产线等等。
蜗轮和蜗杆是减速机的关键零部件，由于蜗轮蜗杆材料的不同，在运行过程中，会造成蜗轮蜗杆的磨损和失效。
一般情况下，蜗杆材料硬度比蜗轮材料硬度大，因此，必须及时发现故障原因并及时处理。
RV系列蜗轮蜗杆减速机，机械结构紧凑，体积轻小，一般用于低转速、扭矩大的设备上，把电动机高速运转的动力通过减速机的蜗杆输入传递到蜗轮输出上来达到减速的目的，蜗轮相等于齿轮，蜗杆相等于齿条。
试论蜗轮蜗杆自锁失效原因分析
试论蜗轮蜗杆自锁失效原因分析摘要：自锁性是蜗轮蜗杆机构的特点，然而，传动机构在某些情况下会出现失效的情况。
笔者通过对徐州供电公司220kV倪村输变电工程中GW22B-126配套的蜗轮蜗杆自锁失效进行分析，研究其失效的机制，并且深入探讨驱动制动装置的功能。
关键词：自锁性；蜗轮蜗杆；自锁失效；分析引言机械传动形式中必不可少的就是涡轮蜗杆传动，是其组成中最重要的一部分。
这种传动形式可以使得升降台在升降过程中避免了台面发生自动回落的事故进而可以维持整个生产线的运转。
蜗轮传动的主要组成结构其主要组成包括涡轮和蜗杆两个部分。
一般情况下，二者成90°的方向角。
因此，交错轴的运动通常会应用蜗杆蜗轮机构。
二、立辊轧机在轧钢过程中的重要作用立辊轧机在轧钢过程中的重要作用有如下两个方面。
一方面，可以在宽度方向上侧压板坯。
另外一方面，可以阻碍穿带板坯在宽度方向上的延伸。
立辊轧机的传动机制就是利用马达来推动蜗轮蜗杆驱动立辊发生开度变化。
蜗轮蜗杆系统因具有较好的自锁性功能而广泛应用于传动设备中。
然而，在现实的操作中会存在不好的一面。
就是在承载的过程中，一旦马达驱动这个蜗轮蜗杆传动失去作用时，立辊开度就无法持续进而其自锁的功能就会消失。
一般情况下蜗轮蜗杆系统都具有较好的自锁功能，可为何会产生自锁功能失效这个问题。
本文就自锁性功能影响因素进行系列综述。
蜗杆蜗轮系统自锁性功能失效原因蜗杆蜗轮机构具有传动比稳定、紧密结构、无噪声以及性能稳定等优点。
此外，蜗杆蜗轮的主动件的反向变化可以使得蜗轮蜗杆发生自锁从而防止了事故的发生。
比如，起重装置就是利用了蜗轮蜗杆可以自锁的作用，使得其吊起的工程材料等能够稳固的悬空在空中。
基于对机构传动的自锁性能的评估，蜗杆蜗轮自锁性的内在机制要摸清。
关于自锁性问题的讨论目前机械行业的减速机构一般采用蜗杆蜗轮机构。
蜗轮蜗杆的自锁性功能在那些要求安装蜗杆涡轮机机构的机械装置中起着重要的不可或缺的作用。
一起曳引机蜗轮轮齿失效的原因分析
一起曳引机蜗轮轮齿失效的原因分析作者：滕欣定陈俊陈勇鑫来源：《商品与质量·学术观察》2013年第10期摘要：介绍了一起因电梯曳引机蜗轮失效而发生轿厢冲顶事故，进而分析蜗轮蜗杆失效的机理及原因，为避免该类事故的发生提供了有益的参考。
关键词：电梯蜗轮蜗杆失效冲顶2012年12月初，浙江某厂发生一起因电梯曳引机蜗轮失效而发生轿厢冲顶事故，虽未造成重大经济损失。
但这起事故的原因仍值得大家分析和总结。
1.事故现场勘验情况发生事故的电梯，其额定载重是为2000kg，额定速度为0.5m/s，由湖州某公司制造。
在打开曳引机盖后，发现蜗杆表面良好，但是在蜗轮的接触表面不仅呈鳞片状，蜗轮轮齿全部折断（“剃光头”），如图1所示。
机油中发现金属粉末及丝状物。
经咨询维保单位，齿轮油一直未更换。
图1 蜗轮失效图2.事故原因分析2.1 蜗轮磨损的机理当蜗轮蜗杆传动时，由于两轮齿廓在啮合点的线速度不同，在齿廓之间必将产生相对滑动，所以就有滑动摩擦力的存在，既有相对滑动又有压力的两个接触平面必然会发生磨损。
由于蜗轮本身啮合的特点，以及处于低速重载的边界润滑状态（该电梯为载货电梯、吊运货物较重），啮合齿面会发生粗糙体之间的接触，在这种情况下，啮合齿廓的相对滑动就会引起齿面的滑动磨损。
本文认为该曳引机蜗轮轮齿失效过程大致如下：（1）轻微（初期）磨损：在边界润滑状态下，齿轮啮合时，表面凸峰会有较多的相互作用机会，它们会在齿面上产生犁削、剪切作用（不排除同时发生轻微粘着的可能性），多次犁沟便生成磨屑（轻微粘着将引起产生更多磨屑的后果），或生成“隆脊”，这种隆脊在后续的微凸体作用下变形和断裂，也会形成磨屑。
所以这是一个磨屑生成阶段，接触表面发生轻微磨损。
（2）较严重（中期）磨损：由于磨屑的积聚、或润滑时硬质微粒的侵入，摩擦副表面磨损进一步发展为犁削及本体磨料磨损兼而有之，随着硬质磨屑的逐步增多，最终磨料磨损成为主导磨损形式。
此时，齿面发生稳定的、较严重的磨损。
蜗轮蜗杆减速机常见原因及解决方法通用版
操作规程编号：YTO-FS-PD952蜗轮蜗杆减速机常见原因及解决方法通用版In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers.标准/ 权威/ 规范/ 实用Authoritative And Practical Standards蜗轮蜗杆减速机常见原因及解决方法通用版使用提示：本操作规程文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。
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齿轮-蜗轮蜗杆减速机是一种结构紧凑、传动比大，在一定条件下具有自锁功能的传动机械。
而且安装方便、结构合理，得到越来越广泛的应用。
它是在蜗轮蜗杆减速器输入端加装一个斜齿轮减速器，构成的多级减速器可获得非常低的输出速度，比单级蜗轮减速机具有更高的效率，而且振动小、噪声及能低。
一、常见问题及其原因1．减速机发热和漏油。
为了提高效率，蜗轮减速机一般均采用有色金属做蜗轮，蜗杆则采用较硬的钢材。
由于是滑动摩擦传动，运行中会产生较多的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面形成间隙，润滑油液由于温度的升高变稀，易造成泄漏。
造成这种情况的原因主要有四点，一是材质的搭配不合理；二是啮合摩擦面表面的质量差；三是润滑油添加量的选择不正确；四是装配质量和使用环境差。
2．蜗轮磨损。
蜗轮一般采用锡青铜，配对的蜗杆材料用45钢淬硬至HRC4555，或40Cr淬硬HRC5055后经蜗杆磨床磨削至粗糙度Ra0.8μm。
凝液泵透平蜗轮失效原因分析及改进措施
凝液泵透平蜗轮失效原因分析及改进措施摘要：分析了凝液泵透平蜗轮失效的原因，通过改变蜗轮材质，采用铍青铜代替原锡青铜，受到了良好的效果。
关键词：透平蜗轮失效分析改进乙烯装置压缩系统E-GT501透平是凝液泵（位号：E-GA5 01A）的驱动机，它负责将丙烯制冷压缩机透平（位号：E-G BT501）的凝结水及时排出，以保证机组的正常运行，1998年6月E-GT501透平蜗轮失效，虽经多次维修效果很不理想，新蜗轮的使用寿命很短，最长不超过20小时，导致透平不能正常工作，使另一台电机驱动的凝液泵（位号：E-GA501B）一直在没有备用泵的条件下单台运行，如果E-GA501B泵突然发生故障，必然会造成丙烯压缩机组停车，对整个乙烯装置的稳定生产造成极大的威胁。
我们分析并找到了透平蜗轮失效的根本原因，通过改变了蜗轮材质，成功地解决了问题。
原因分析蜗轮首次失效原因分析1998年6月蜗轮第一次失效后，我们在对透平的检查中发现：透平润滑油箱中含有较多的游离水。
由于蜗轮蜗杆的传动靠齿面的啮合来实现，其摩擦表面必须建立极压润滑膜，它是润滑油中的极压剂与金属表面反应生成的润滑膜，它具有较高的强度，能承受蜗轮蜗杆啮合产生的载荷。
润滑油带水会造成极压剂失活，使啮合表面无法形成润滑膜，导致蜗轮蜗杆表面直接接触，造成表面磨损。
由于蜗轮材质为锡青铜（代号ZQ Sn10-1），其许用接触应力为220MN/m2，而蜗杆材质为合金钢（钢号：35CrMo），其许用接触应力为850MN/m2，蜗轮相对蜗杆较软，所以失效的形式表现为蜗轮轮齿磨损。
我们对润滑油系统进行了全面分析，最后确认：油系统的水来自透平汽封泄漏蒸汽形成的凝结水。
由于透平的保温被密闭性非常好，漏出的部分蒸汽将不可避免地通过轴承油封进入润滑油系统。
针对由于润滑油带水导致蜗轮失效的问题，我们按照透平的随机操作手册要求，每月取样分析润滑油的含水量，定期从油箱底部排水，并制定了相关的管理制度。
蜗轮蜗杆传动升降台自锁失效分析
蜗轮蜗杆传动升降台自锁失效分析摘要：蜗轮蜗杆传动升降台是一种常见的机械装置，用于提升和下降重物。
其基本结构主要由蜗轮蜗杆机构、升降机构、驱动系统以及控制与安全系统等组成。
自锁性能是衡量其传动的关键指标之一，会受到多种因素的影响，其中蜗轮蜗杆中心的安装误差是导致自锁失效的重要因素之一。
安装误差会对蜗轮蜗杆的受力情况产生影响，改变接触面上的压力和摩擦力分布，从而使蜗轮蜗杆传动中的自锁性能下降。
因此，设计和制造过程中需要严格控制安装误差范围，保证升降台的自锁性能达到最佳状态。
关键词：蜗轮蜗杆；传动；自锁失效蜗轮蜗杆传动升降台的自锁失效是指在其升降过程中，由于某种原因导致蜗轮无法在蜗杆上实现自锁，从而使得升降台无法稳定支撑重物。
导致蜗轮蜗杆传动升降台自锁失效的主要原因有两个：一是装配角度过大，二是蜗轮蜗杆的制造精度或安装精度不足。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆通过借助自身斜面的优势，在高速旋转时将蜗轮限制在一定位置上，实现自锁。
如果装配角度过大，会导致自锁失效，容易出现蜗轮沿蜗杆轴向移动，无法实现自锁。
因此，在装配时，要根据不同的机械设备和使用情况，掌握蜗轮蜗杆装配角度的要求，避免装配错误。
一、蜗轮蜗杆传动升降台的基本结构蜗轮蜗杆传动升降台是一种常见的机械装置，主要用于提升和下降重物。
这种升降台主要由蜗轮、蜗杆、升降机构以及驱动系统等部分组成。
下面将详细分析这些基本结构。
1.蜗轮蜗杆机构：蜗轮蜗杆机构是蜗轮蜗杆传动升降台的核心部分，它主要负责将电机的旋转运动转化为升降台的垂直升降运动。
蜗轮和蜗杆都是具有螺旋形状的齿轮，其中蜗杆具有较小的导程角，而蜗轮则具有较大的螺旋角。
当蜗杆在蜗轮上旋转时，由于导程角和螺旋角的配合，使得蜗轮能够沿着螺旋线方向上下移动。
2.升降机构：升降机构是蜗轮蜗杆传动升降台的执行部分，它主要由一套垂直的导轨和滑块组成。
滑块与蜗轮相连，随着蜗轮的上下移动而升降。
导轨起到支撑和导向的作用，确保滑块沿着垂直方向移动的稳定性和安全性。
倒立式蜗轮蜗杆减速机蜗轮损坏分析与改进
倒立式蜗轮蜗杆减速机蜗轮损坏分析与改进【摘要】倒立式蜗轮蜗杆收线机（以下简称收线机）在电镀锌铁丝的生产过程属于一种较普遍的钢丝收集机，其收线传动机构主要采用倒立式蜗轮蜗杆减速机（以下简称减速机）。
由于该减速机输出轴垂直于地面，在蜗轮运行过程中蜗轮蜗杆摩擦产生较高的热量使得输出轴上的密封与轴产生间隙，润滑油受到重力作用迅速从油封和轴的间隙流出，减速机因缺油导致蜗轮加快磨损。
结合新疆八钢金属制品有限公司（以下简称金属制品）对减速机在实际使用过程中所存在问题及原因进行了分析，提出了改进减速机内部结构等改进措施，以期达到减速机不漏油，降低油污对环境的污染，降低维护成本，实现金属制品降本增效的目的。
【关键词】减速机；存在问题；原因分析；改进措施1.概述收线机在电镀锌铁丝的生产过程属于一种较普遍的钢丝收集机。
以金属制品为例，其是新疆最大的金属制品公司，镀锌铁丝的年产量有10万吨。
镀锌铁丝在生产过程中必须有的一道工序就是镀锌成品铁丝收集，成品铁丝收集使用的动力设备主要是倒立式蜗轮蜗杆收线机，其由减速机、电动机、收线卷筒等设备组成，适合收集规格为∮2.8mm以下的镀锌铁丝。
在金属制品的实际生产使用中倒立式收线机每天24小时高负荷运转。
2.减速机使用中存在问题的原因分析2.1 减速机在实际生产中存在的问题减速机在使用过程中漏油情况比较普遍，蜗轮的损坏也有很多种原因，根据金属制品的实际情况主要存在以下两个问题：第一，蜗轮蜗杆在运转过程中由于铁丝在收集过程中存在拉断的问题，蜗轮损坏可能是由于超载造成蜗轮超负荷运转，导致蜗轮加快磨损。
第二，由于蜗轮蜗杆运行中产生大量热量，密封受热膨胀间隙过大从而导致220#润滑油泄漏量过大，维护人员将3#锂基脂加注在蜗轮蜗杆减速箱内，虽然增加了润滑脂的粘稠度，降低泄露的速度，但是蜗轮的损坏速度并未降低，反而出现了加速的损坏。
从收线机的运行状况来看，铁丝在收集过程中存在拉断的现象并不太频繁，铁丝拉断时蜗轮蜗杆的负荷较大，电动机带动的蜗杆不能够转动，电动机因电流过大而产生过载保护。
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推 介
Design 摘 要：蜗轮蜗杆机构在具备一定条件后就会具有较好的自锁性，但是传动机构却会出现失效的状态。
通过对失效的机理进行分析得出结论，同时对驱动制动装置的功能作用进行深入分析。
关键词：自锁 摩擦角 螺旋升角
蜗轮蜗杆自锁失效原因分析
张天才 河南省新乡市第134厂
高群永 上海宝钢集团
一、 轧钢作业时立辊轧机的主要功能
轧钢作业时立辊轧机的主要功能有两个：其一是对板坯进行宽度方向侧压、其二是限制穿带板坯的宽度方向的延展。
其传动机构为马达驱动蜗轮蜗杆推动立辊开度变化。
在传动设备中，因为蜗轮蜗杆机构具备良好的自锁性而应用于广泛。
但是在实际运用的过程中存在这种情况：当马达驱动蜗轮蜗杆传动时，当在承载过程中如果马达制动机构失效的时候，立辊开度就无法保持，这就意味着蜗轮蜗杆的自锁性能丧失了。
蜗轮蜗杆机构一般都具备良好的自锁性，而为什么此蜗轮蜗杆机构的自锁性会失效呢，本文着重论述影响其自锁性的因素。
二、自锁原理
蜗轮蜗轮传动时，当蜗杆的螺旋升角γ小于摩擦角ψ时（γ∠ψ），该机构具有很好的自锁性。
如图1所示：摩擦力F达到最大值Fmax时，这时的夹角也达到最大值ψ,把ψ定义为摩擦角。
tan ψ=F/N=μN/N=μ 摩擦角ψ的正切等于静摩擦系数。
因为根据力平衡与分解可得：当主动力R在摩擦角之内，其与法线（N方向）夹角小于摩擦角ψ，法向分力必于与N平衡，同时切向分力则必小于最大静摩擦力，摩擦力F未达到最大值，则力系平衡。
如果作用于物体的主动力R的作用线在摩擦角之内，则无论这个力怎样大，总有一个全反力R＇与之平衡，物体保持静止；反之，如果主动力R的作用线在摩擦角之外，则无论这个力多么小，物体也不可能保持平衡。
这种与力大小无关而与摩擦角有关的平衡条件称为自锁条件。
因此，对应于蜗轮蜗杆机构的传递性质分析：蜗杆的螺旋升角γ，蜗轮作用于蜗杆上的力始终为竖直方向，主作用力与法线夹角也为γ，根据自锁原理，若存在自锁则摩擦角必须涵盖于γ，即存在γ∠ψ，此为蜗轮蜗杆的自锁条件。
三、失效原因分析
在确认蜗轮蜗杆机构未存在变形磨损的情况下，对自锁条
件进行分析，因为螺旋升角γ=C，摩擦角ψ=arctanμ,摩擦系数为相对变量，因此对摩擦系数μ进行分析。
在机械传动摩擦中，摩擦系数除了材料的材质以外，接触表面的粗糙度、硬度、润滑条件等都会对摩擦系数都有不同程度的影响。
例如当。
蜗轮蜗杆为油浴方式润滑，接触表面形成薄膜，表面粗糙度很小，因此摩擦系数μ大大降低，因此摩擦角ψ也相应大大降低，当摩擦角ψ小于螺旋升角γ时，即γ＞ψ传动机构的自锁性能就会消失（如图所示）。
因此根据机械选型产生的摩擦系数显然在工况条件下是非常不适用的。
对立辊传动机构的蜗轮蜗杆进行分析：蜗杆的螺旋升角γ=29°40′37″，蜗杆材质SCM440-QT，涡轮材质FH20。
根据机械设计手册，常态情况下钢对青铜的摩擦系数为0.18,因此，摩擦角为10.2°，润滑状态下摩擦系数为0.12，摩擦角为6.84°，均小于螺旋升角。
在上述两种条件下取摩擦系数显然是不合适的。
因此在选型时未对润滑条件进行充分考虑是蜗轮蜗杆在工况条件下自锁功能不强的原因。
四、制动机构分析
自锁失效异常现象发生时，都伴随有马达的制动装置失效
的情况，但是当把抱闸的功能恢复以后，整个传动机构的自锁性能同时恢复。
根据一般理解，抱闸的作用仅仅是对马达停止时的起到制动作用，当马达速度降至5%时抱闸执行动作。
但是为什么抱闸的制动作用会对整个传动系统的自锁性能有所增益呢？其实如上所说，当外力合力R的作用线不位于摩擦角范围内就不会产生自锁，因此自锁功能必然实现在外力合力上。
当抱闸发挥作用时，相当于在原合力的基础上新产生一个外力，形成新的合理R’，而新的合力的方向与法线方向的夹角γ’(形成新意义上的螺旋升角)小于润滑条件下的摩擦角ψ’，即γ’＜ψ’，因此重新达到传动机构的自缩条件，机构重新实现自锁功能，如图所示。
因此可以判断：以往认为抱闸仅仅对马达制动一种作用的观点是并不正确的，抱闸还存在另一作用，对整个传动机构的自锁性能具有增强作用，当系统自身因为润滑等原因自锁功能丧失时，抱闸就会有产生新外力对整个外力合力产生影响，减小螺旋升角γ’，因此，抱闸一定程度上也是整个传动机构自缩性提高的关键组成部分。
五、结论
（一）当蜗杆的螺旋升角γ小于摩擦角ψ时具有很好的自锁性，蜗轮蜗轮机构传动时。
（二）蜗轮蜗杆润滑状态是影响其自锁性的重要原因。
（三）设备的制动装置也是影响整个传动机构的自锁性的重要原因，通过施加外力造成螺旋升角的降低从而小于摩擦角达到继续实现传动机构自锁性能。